Fisicoquimica avanzada

Quimisorción

Adsorción
Se llama adsorción al fenómeno de acumulación de partículas sobre una superficie. La sustancia que se adsorbe es el adsorbato y el material sobre el cual lo hace es el adsorbente. El proceso inverso de la adsorción es la desorción.
La iteración entre las partículas del adsorbato y del adsorvente puede tener un carácter variado.
La Adsorción ocurre cuando unamolécula o átomo se adhiere a la superficie de que está compuesta el catalizador; la especie puede estar débil o fuertemente adherida a la superficie. El tipo de adhesión puede ser físico o químico.
La adsorción de moléculas de una fase fluida (gas o líquido) en la superficie de un sólido está estrechamente ligada a la catálisis heterogénea.

Procesos de Adsorción
En general seidentifican dos tipos básicos de adsorción: la adsorción física, o fisisorción y la adsorción química, o quimisorción. La diferencia entre ellas radica en el tipo de interacciones entre el adsorbente y el adsorbato.

Fisisorción
La adsorción física, o adsorción de “Van der Waals”, fenómeno fácilmente reversible, es el resultado de las fuerzas intermoleculares de atracción entre las moléculasdel sólido y la sustancia adsorbida.

Quimisorción
Quimisorción, o adsorción activada, es el resultado de la interacción química entre el sólido y la sustancia adsorbida. La fuerza de la unión química puede variar considerablemente y puede suceder que no se formen compuestos químicos en el sentido usual; pero, la fuerza de adhesión es generalmente mucho mayor que la observada en laadsorción física.
El calor liberado durante la quimisorción es comúnmente grande, es parecido al calor de una reacción química. El proceso frecuentemente es irreversible; en la desorción, de ordinario se descubre que la sustancia original ha sufrido un cambio químico.
La quimisorción ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El gradode intercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados.
La misma sustancia, que en condiciones de baja temperatura, sufrirá esencialmente sólo la adsorción física sobre un sólido, algunas veces exhibe quimisorción a temperaturas más elevadas; además, los dos fenómenos pueden ocurrir al mismo tiempo.

Algunas de las características de la quimisorción son:

1. Hayespecificidad, sólo algunos sitios superficiales adsorben ciertas moléculas.
2. Hay una interacción de los estados electrónicos del adsorbato (gas) y del adsorbente (sólido), lo que se traduce en la formación de un verdadero enlace químico.
3. Como consecuencia de la reacción química superficial (rompimiento y formación de enlace) se desprende una cantidad elevada de calor.
4. La quimisorciónrequiere del suministro de una cierta cantidad de energía para iniciar el proceso (energía de activación). Proceso activado no espontáneo.

La quimisorción es de particular importancia en la catálisis heterogénea, la forma más común en la industria, donde un catalizador sólido interacciona con un flujo gaseoso, el reactante o los reactantes, es lo que se denomina reacción en lecho fluido. Laadsorción del reactante por la superficie del catalizador crea un enlace químico, alterando la densidad electrónica alrededor de la molécula reactante y permitiendo reacciones que normalmente no se producirían en otras circunstancias. La corrosión es un ejemplo de ello.

Características de los procesos de adsorción.
| |Quimisorción |Fisisorción ||Rango de |Ilimitado(depende de cada |Próximo al punto de |
|temperaturas |molécula) |condensación del gas |
|Entalpias de |Amplio rango (40-800 |Bajas, entre 5-40 kJmol-1 |
|adsorción |kJmol-1) | |
|Especificidad |Alta, varia mucho |Virtualmente independiente |...